严寒地区农村住宅围护结构现状分析与优化研究

我国严寒地区气候寒冷且供暖季漫长,农村住宅采暖能耗问题突出,多数住宅采用自建形式,围护结构的热工性能普遍不理想。本研究从严寒地区农村住宅围护结构实际情况出发,对本溪农村地区200余户现有住宅进行调研。结果显示,本溪现有农宅基本未设置外墙保温,虽部分住宅屋顶设置保温,但保温材料均已超过使用年限,保温效果较差。有86.95%的农宅室内温度基本维持在18℃以下,农户满意度仅24.2%。实地测量3户典型农宅的室内环境温度。采用EnergyPlus模拟得到农宅围护结构的传热系数相比居住建筑节能设计标准规定限值超出300%~400%。根据实测数据和模拟数据对外墙、屋顶、外窗进行热工性能改造。对比单一围护结构改造前后的供暖季热负荷,得出外墙的改造效果最好。

严寒地区空气源热泵耦合电磁能系统模拟运行研究

目的 为了促进空气源热泵耦合电磁能供热系统在严寒地区住宅建筑中的应用,研究该系统的运行性能和稳定性。方法 以沈阳地区某住宅建筑为例,应用Trnsys软件建立了空气源热泵耦合电磁能供热系统仿真模型,并用实测值对模型进行了验证;深入探讨空气源热泵耦合电磁能供热系统在供热期的运行特点,并与空气源热泵和电磁能供热系统分别进行比较。结果 空气源热泵耦合电磁能供热系统模型可靠,相对误差可以控制在15%以内;在供热期,室内平均温度可保持在17.97~21.84℃;空气源热泵耦合电磁能供热系统比电磁能供热系统的COP提高了59.17%,空气源热泵耦合电磁能供热系统CO_(2)减排量比空气源热泵和电磁能供热系统分别提高1.47%和59.50%。结论 空气源热泵耦合电磁能供热系统运行和COP变化更为稳定,系统环境效益更佳,室内热舒适性更高。

高海拔严寒地区隧道冻害研究现状及展望

针对高海拔严寒地区隧道冻害问题,结合隧道冻害的相关研究,从冻害类型及原因分析、冻害机制、温度场、处置措施等4个方面的现状进行阐述和分析,对当前研究存在的不足和未来的发展方向进行探讨。主要成果为:1)通过对高海拔严寒地区隧道工程实例进行分析,总结4种冻害类型及4种冻害原因;2)基于含水风化层冻胀理论、整体性围岩冻胀理论、衬砌背后积水冻胀理论、裂隙水冻胀理论等4种冻胀理论,建立多年冻土区以整体性围岩冻胀理论为主、季冻区以裂隙水冻胀理论为主的多理论联合分析的方法;3)温度场研究方法分为现场监测、理论解析、模型试验、数值模拟等4种,其中现场监测是对洞内外温度进行监测,而理论分析、模型试验、数值模拟则是对监测结果进行验证分析;4)冻害处置措施有防排水措施、保温防寒措施、抗冻措施等3种,防冻的关键是将三者相结合进行综合治理;5)指出冻害机制适用性、温度场研究方法现状、处置措施适用性等方面的不足,未来应在高海拔严寒地区建立多种冻胀理论、多种研究方法综合应用的研究体系,并在隧道防排水、保温防寒、抗冻等方面给出处置措施。

东北严寒地区因灾涉水农房受地基冻害影响动态变危情况研究——以吉林省为例

在我国北方地区,尤其是东北严寒地区全域广泛分布着季节冻土和多年冻土,季节冻土多属于中厚度-深厚度季节冻土区,多年冻土主要分布在高纬度地区的大小兴安岭和松嫩平原北部。在冻土地基上建设房屋,受地基土的冻胀和融沉影响,房屋基础易产生不均匀变形。

严寒地区近零能耗办公建筑负荷特性分析

目的 研究严寒地区某近零能耗办公建筑负荷特性,以便逐步完善近零能耗办公建筑的性能化设计方案,达到近零能耗建筑预定的性能目标。方法 以处于设计阶段的某近零能耗办公建筑为研究对象,使用DesignBuilder软件对参照建筑与目标建筑分别进行能耗模拟,并对结果进行分析比较。结果 目标建筑全年累计热负荷指标为15.96 (kW·h)/m^(2),全年累计冷负荷指标为19.94 (kW·h)/m^(2);目标建筑与65%的节能建筑相比,累计总负荷指标降低45.86%,热负荷指标降低64.34%,冷负荷指标降低5.89%。结论 近零能耗办公建筑夏季冷负荷指标略高于冬季热负荷指标,各项节能技术对降低热负荷指标及累计总负荷指标均有促进作用,内部热扰和外窗太阳得热对冷热负荷指标影响应予以重视。

严寒地区节能型农房材料的应用及构造探索

本文着重探讨严寒地区新建节能型农房的材料及构造。过去人们缺乏农房节能的意识,这导致了冬季农村生活环境较差。针对上述问题,本文先对农房材料及构造进行分析,采用模型分析法进行研究,得出适合严寒地区农房使用的材料及构造做法。

严寒地区旧工业建筑适应性改造设计方法初探

随着城市不断发展扩大,曾经繁荣的老工厂陆续迁往新址,通过适应性改造让闲置的旧工业建筑焕发出新的生机是大势所趋。对于严寒地区的旧工业建筑来说,如何在形象和功能重塑的同时兼顾对严寒气候的适应性成为不可忽视的问题。文章通过结合严寒地区气候特征和旧工业建筑的特点,分别从场地规划布局以及建筑单体的角度提出适应性改造设计方法,加强对严寒地区旧工业建筑的保护与再利用,以期在延续历史文脉的同时实现建筑与环境的可持续发展。

严寒地区拱坝溢流表孔三维有限元数值模拟分析

溢流表孔作为拱坝重要的泄水建筑物,对大坝安全运行具有重要的作用。以某拱坝溢流表孔为例,该表孔地处高纬度严寒地区、结构复杂且地震烈度高,通过三维有限元法对表孔在不同工况下的静、动力应力进行计算分析,根据计算结果,对表孔结构进行配筋设计,确定受拉钢筋的布置方式及配筋量,使表孔结构钢筋布置满足承载力及正常使用要求。研究结果可为类似工程配筋设计提供参考依据。

严寒地区被动房室内环境与供暖能耗后评估

对严寒地区某被动房示范项目的室内环境和供暖能耗进行了后评估,并与位于同一小区的普通住宅进行了对比分析。结果表明:被动房高性能的围护结构可有效提高室内操作温度,且由于设置了机械通风系统,可有效稀释室内CO_(2)浓度;被动房供暖季室内PM2.5浓度超标,新风系统对细颗粒物的过滤效率不满足要求;被动房供暖实际运行能耗高于超低能耗建筑年供暖耗热量指标,偏差达到33.6%。

热经历对严寒地区集中供暖环境中人体热适应性的影响

在哈尔滨市冬季供暖期间对某高校建筑室内热湿环境及受试者的热湿反应进行了现场调研,共收集了495份有效问卷。根据受试者在北方严寒地区集中供暖环境中的生活年限进行分组,分析了不同热经历人群的热湿反应差异性及适应性。结果表明:随着在集中供暖环境中生活年限的增加,热感觉低于“中性”和湿感觉为“适中”的人员比例明显增加;1年北方热经历人群的平均热感觉投票为0.6,且随着居住年限的增加而降低;长期生活在舒适且偏暖的集中供暖环境中,提高了其热期望及对环境的要求;无任何北方热经历的人群最多需要1年就可以适应集中供暖热环境,而需要3年才能适应湿环境;在北方居住1年以内人群的热中性温度为18.6℃,而1年以上人群为18.9℃;经对服装热阻修正后,两者热中性温度差距为0.5℃。

准二级压缩多联机严寒地区供暖性能研究

为了推动多联机在严寒地区的应用,在哈尔滨搭建了一个准二级压缩多联机实验台,采用根据室外温度分段控制压缩机吸气状态的控制策略,进行了91天的测试。结果表明:采用提出的控制策略,实验机组在整个测试期间均可以稳定运行,最高排气温度为90.6℃,季节性能系数为2.40,且室内温度能够满足供暖需要;导致机组在严寒地区制热量不足的主要因素是误除霜,而不是室外低温,误除霜引起的最大逐时制热量不足率为24.31%,而室外低温环境只有7.74%;在室外温度为-22.5~7.5℃时实验机组的供暖效果较好,室外温度低于-22.5℃时存在制热量不足;因严寒地区的机组选型较大且受压缩机最低频率限制,故在室外温度高于7.5℃时,机组存在频繁启停现象。

严寒地区工业建筑节能改造技术研究

严寒地区工业建筑能耗大,结露现象严重。以新疆乌鲁木齐机务段高湿环境冷加工厂房、新疆石河子唐成棉业二分厂恒温恒湿厂房为研究对象,对其进行软件模拟和热工测试。由此提出针对此类工业建筑的节能改造技术措施,并对该地区工业建筑冬季结露现象进行分析,为我国严寒地区既有工业建筑节能改造提供参考。

严寒地区太阳能-土壤源热泵复合系统运行特性研究

在极端寒冷区域通过增加辅助供热手段即引入太阳能,巧妙利用过渡季节的太阳能资源对土壤进行预热储存,进而在冬季时增强系统整体的运行效率与能源利用率,从而应对土壤源热泵系统在极端寒冷区域因为面临冷热负荷显著失衡导致系统的能效直接被削弱的问题。负荷模拟研究案例选定沈阳市一幢典型3层办公建筑,采用瞬态系统模拟软件计算15年全生命周期内太阳能-土壤源热泵复合系统的运行特性。该系统会有效提升土壤温度,冬季系统COP增幅6.7%,全年增幅3.8%,验证了通过蓄热方式减少地埋管数量的可行性。为降低系统总成本,对太阳能集热器面积和地埋管数量进行匹配及优化,提出了不同集热器和地埋管成本的最优组合,给出适用于严寒地区的土壤源热泵系统并应用于严寒地区土壤源热泵系统的方法与策略。

严寒地区装配式钢结构ALC板围护体系试验房热工性能研究

针对一栋位于严寒地区的主体结构采用装配式钢管混凝土框架结构、墙面采用蒸压加气混凝土板(ALC)自承重墙结合外保温围护体系的单层居住功能试验房,在冬季采暖期采用原位测量非破坏性方法进行周期为119 d的连续测试,完成围护结构热工缺陷检测、室内湿热环境测试、围护结构热工性能测试。结果表明:ALC墙板竖向拼接板缝、钢管混凝土柱墙角、墙脚、窗体均存在热桥。试验房构造做法的墙体传热系数平均值为0.239 W/(m^(2)·K)。试验房蓄热性能良好,停暖后室内气温缓慢降低,历时7 d达到最低温度,基本保持恒定。恢复供暖后,室内气温快速回升。测试期内试验房平均气温为22.4℃,平均相对湿度为53.8%,舒适性良好。为严寒地区推广应用装配式钢结构和选择保温体系提供了实测数据支持。

严寒地区电厂锅炉房底层负压控制及余热利用的研究与应用

严寒地区电厂锅炉房是具有内热源的超高大空间建筑,冬季底层负压大,供暖效果难以保障。本文提出了从锅炉房上部送入室外空气的解决方案。采用该方案可以使室内压力增大,底层负压和冷风渗透量减小,还能使热量向下传递。由于锅炉房设备散热量远大于供暖热负荷,在送风量合适的情况下,可关停供暖系统而不影响底层的供暖效果,既保证了底层设备不被冻坏,又节省了供暖热能,还改善了锅炉房上部的工作环境。

严寒地区跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统研究

土壤热失衡问题会导致热泵性能下降.为解决这一问题,以大庆市某办公建筑为例,利用瞬态系统模拟软件TRNSYS对跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统进行采暖及制冷10年的数值模拟.结果表明:太阳能-地源热泵系统其土壤初始温度降为4.50℃,而跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的土壤温度升到6.63℃.同时,太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.2,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统的热泵平均COP为3.28,同比上涨2.5%.此时总耗电量减少4.44%,全年运行费用降低了5.54%,费用年值减少了1 257.69元.由此可见,跨季节蓄热型太阳能-地源热泵系统不仅可以有效缓解土壤热失衡问题,还能提高寒区地源热泵的性能并且减少能耗,经济性能好.

基于步行可达性的严寒地区社区养老服务设施生活圈架构路径及设计原则

“十四五”期间我国老龄化进程进入加速阶段,居家养老和社区养老是我国主要的养老模式,但城市既有社区内的社区养老服务设施无法满足养老需求的变化,社区养老服务设施水平亟待提升。近年来生活圈理论的提出为社区服务设施设计提供了理论指导,而步行可达性作为生活圈理论的关键要素,是社区养老服务设施配置的重要影响指标。本文针对严寒地区社区养老服务设施优化的需求,选择典型城市哈尔滨的中心城区道里区为研究对象,利用ARCGIS软件中的OD成本矩阵模型,分析社区养老服务设施现状问题,并在可达性优化目标下对严寒地区生活圈重构方式进行分析,提出严寒地区社区养老服务设施配置原则,为严寒地区养老服务设施配置提供参考。

严寒地区现浇钢筋混凝土结构裂缝控制措施分析

针对严寒地区的气候特征,文章对现浇钢筋混凝土结构裂缝的形成原因进行分析,从原材料、设计、施工等方面研究控制裂缝措施,再结合实际工程案例,对严寒地区现浇钢筋混凝土结构出现裂缝现象的具体原因进行剖析,采取有效的裂缝修补措施,满足规范及使用要求。

严寒地区工厂附加性外窗保温层性能研究

为建筑外窗附加保温层的手段是降低采暖期间建筑热负荷的重要途径之一,具有较强的节能潜力。以严寒地区典型单层工业厂房为研究对象,应用DesignBuilder能耗模拟软件对附加外窗保温层后的供暖季热负荷、外窗得失热情况和室温变化情况进行仿真,揭示了保温层材料、保温层附加时间对建筑能耗的影响;全时段为外窗附加PVC防寒膜的节能效果最优,热负荷降低7.2%,通过外窗的热量损失减少31.6%,并具有明显的性价比;夜间附加EPS保温板时室内热环境最稳定,其最佳厚度为33mm,但经济成本相对较高。研究结果可为严寒地区工业厂房的外窗保温提供数据支撑和理论依据。

严寒地区某高校学生餐厅室内热湿环境研究

对严寒地区某高校学生餐厅进行室内热湿环境参数实测,对室内人员进行问卷调查,比较供暖前后室内空气温、湿度以及室内空气质量等参数的差异,初步分析使用者对学生餐厅的满意程度。结果显示:学生餐厅供暖前后,室内热湿环境的预计平均热感觉指数(PMV)和预测不满意百分比(PPD)差异不大,均达到国家标准,但供暖前比供暖后更接近ISO 7730的推荐值。供暖前的室内空气质量比供暖后更具舒适性,但主观问卷调查结果偏离实测结果。结合实测结果采取相应的改进措施,改进前后室内各项参数明显改善,为严寒地区学生餐厅室内热湿环境的改进以及学生餐厅的扩建提供参考。